专利名称：纳米金属粉体的制造方法
技术领域：
本发明关于纳米材料制造领域，特别涉及纳米金属粉体的制造方法。
背景技术：
近年来，随着纳米科技发展，使得纳米材料需求日渐增长，各种纳米材料制造方法层出不穷，如纳米金属粉体的制备方法，通常有气相法、固相法及液相法等。其中气相法通常需要专用设备，成本较高，不适于大规模工业化生产；而固相法所得粉体纯度不高；液相法相对较为简单易行，成本也较低，但是，液相反应过程中，会出现纳米粒子容易聚集成块及稳定性差等现象。
如2003年9月17日公开的中国专利申请第02104330.2号揭露一种金属纳米粉体的制备方法。其采用双注法，通过选择还原剂并有保护剂及调节剂存在的情况下还原金属盐，从而获得30～100nm金属粉体。该方法工艺较为简单，但是，当金属粉体与溶液分离时需反复洗涤浸泡，即需多次重复相同的步骤，否则得不到纯度较高的产品，因而不利于大规模工业化生产。
如2003年12月31日公开的中国专利申请第02124740.4号揭露一种纳米贵金属的制备及其应用。其以水溶性聚乙二醇为稳定剂以醇类为还原剂还原贵金属酸或其盐，从而获得单分散带稳定剂的贵金属纳米粒子。还原过程中加入弱极性或非极性絮凝剂，然后在一定温度下搅拌、冷却、静置、分层，除去上下层留取中间层，即得粒径小于5nm贵金属粒子。此法所得粒子较小分散度也较好，但是，由于其采用分层获取贵金属纳米粒子，因而必将导致粒子纯度不高，含有该金属盐杂质，从而影响纳米金属的性能。
2003年2月18日公告的美国第6,521,541号专利揭示一种在硅基板表面上沉积形成纳米级金属的方法。先蚀刻硅基板，以使球状胶粒(如聚苯乙烯)形成在硅基板表面，然后以此球状胶粒为模板，在胶粒间隙中沉积金属，将胶粒除去即得分散的金属。由于胶粒间隙达到纳米级，因而所形成的金属也为纳米级金属。但是，当球状胶粒的形成在硅基板表面时，该方法并不能使胶粒间隙尺寸大小一致，因而难以得到尺寸均一可控的纳米级金属。另外，移除聚合物胶粒时也会造成部份金属损失。
有鉴于此，提供一种可获得尺寸均一可控及分散性好的纳米金属粉体的制造方法实为必要。
发明内容为克服现有技术中所制得纳米金属粉体尺寸不均且难以控制及分散性不高等不足之处，本发明的目的在于提供一种能获得尺寸均一可控及分散性好的纳米金属粉体的制造方法。
为实现上述目的，本发明提供一种纳米金属粉体的制造方法，其包括以下步骤提供一基底；在基底上沉积一层预定厚度的金属薄膜；在金属薄膜上涂布一光阻层，并通过一具预定纳米图案的光罩对光阻层进行曝光处理；蚀刻金属薄膜，得到与预定纳米图案对应的图案；去除基底及其它残留物，即得金属粉体。
其中，所述基底材质选自Si、SiO2、GaAs、GaP或InP等；所述金属薄膜包括铜、铝、镍等金属；所述预定厚度为1纳米～100纳米；所述光阻层材质选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚碳酸酯等；所述预定纳米图案尺寸为1纳米～100纳米；所述金属粉体粒径为1纳米～100纳米；所述金属薄膜蚀刻液包括三氯化铁溶液等化学反应性蚀刻液；所述去除基底的方法采用蚀刻法，所用的蚀刻液包括氢氧化钾、氢氧化钠或其它强碱性氢氧化物等；所述曝光处理采用X光或紫外光线。
与现有技术相比，本发明所提供的纳米金属粉体的制造方法利用具纳米级线宽的微影制程技术，能获得尺寸均一可控且分散性好的纳米级金属粉体。
图1至图6是本发明的纳米金属粉体的制造方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
请依次参阅图1至图6，是本发明所提供的纳米金属粉体的制造方法流程图。其包括以下步骤
(a)提供一基底10，其具有一基底表面100，基底表面100可通过化学抛光处理以获得平整表面(如图1所示)，该基底材质选自Si、SiO2、GaAs、GaP或InP等，本发明采用硅基底。
(b)在基底10表面100(如图1所示)上沉积一层金属薄膜11(如图2所示)，所得金属薄膜11厚度为纳米级厚度，可为1纳米～100纳米。金属选自铜、铝、镍等，本发明采用铜。其中，沉积方法可采用化学气相沉积法、蒸镀沉积法或溅镀沉积法。
(c)在金属薄膜11表面涂布一光阻层12，然后通过一具有预定纳米图案之光罩(图未示)，对光阻层12进行曝光处理。其中，光阻层12能够完全覆盖金属薄膜11(如图3所示)。光阻层12可采用正光阻或负光阻，本发明采用正光阻。当曝光处理时，通过X光或紫外光照射该光阻层12，由于光罩的掩盖作用，使光阻层12剩下未被光照部分，即形成与预定纳米图案对应的纳米图案120(如图4所示)。预定纳米图案及纳米图案120的尺寸可为1纳米～100纳米。另外，还可移除曝光处理后所产生的残留物。光阻层12材质选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚碳酸酯等。
(d)蚀刻金属薄膜11，得到与预定纳米图案对应的图案。当蚀刻金属薄膜11时，由于纳米图案120的阻挡，蚀刻液则与曝露在纳米图案120之外的金属发生化学反应，因此金属薄膜11只留下被纳米图案120所掩盖的部分，形成与曝光处理后的纳米图案120相应的纳米金属粉体110(如图5所示)。其中，蚀刻液包括三氯化铁溶液等化学反应性蚀刻液。
(e)去除基底10及其它残留物，即得纳米金属粉体110(如图6所示)。经过(d)步骤后，纳米金属粉体110整齐排列在基底10上(如图5所示)，为得到独立分散金属粉体，须去除基底10，可采用蚀刻法去除，如湿蚀刻法或干湿蚀刻法。由于本发明采用硅基底，因而蚀刻液可选自氢氧化钾、氢氧化钠或其它强碱性氢氧化物。然后，还需去除经蚀刻及曝光后的残留物，才能获得纯净的金属粉体。
由于微影技术达到100纳米以下的线宽，则可获得的纳米图案120可达100纳米以下，因此与之相应纳米级金属粉体110同样也可达到1纳米～100纳米的尺寸。其中可通过改变微影制程的参数，以达到不同尺寸的纳米图案120，则相应金属纳米级金属粉体110尺寸同样改变，从而可实现金属粉体110的尺寸均一且灵活可控。另外，金属薄膜11经过蚀刻后，所得纳米级金属粉体110相互隔离分散于基底表面100上，不会出现颗粒聚集成块的现象，当基底去除后，纳米级金属粉体110即具有良好分散性。
权利要求
1.一种纳米金属粉体的制造方法，其特征在于该方法包括以下步骤提供一基底；在基底上沉积一层预定厚度的金属薄膜；在金属薄膜上涂布一光阻层，并通过一具预定纳米图案的光罩对光阻层进行曝光处理；蚀刻金属薄膜，得到与预定纳米图案对应的图案；去除基底及其它残留物，即得金属粉体。
2.如权利要求1所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述基底材质选自Si、SiO2、GaAs、GaP或InP。
3.如权利要求1所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述金属薄膜包括铜、铝、镍等金属。
4.如权利要求1所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述预定厚度为1纳米～100纳米。
5.如权利要求1所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述光阻层材质选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯或聚碳酸酯等。
6.如权利要求5所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述预定纳米图案尺寸为1纳米～100纳米。
7.如权利要求6所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述金属粉体粒径为1纳米～100纳米。
8.如权利要求1所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述金属薄膜蚀刻液包括三氯化铁溶液等化学反应性蚀刻液。
9.如权利要求1所述的纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述去除基底的方法是通过氢氧化钾、氢氧化钠或其它强碱性氢氧化物等溶液进行蚀刻。
10.如权利要求1至10任一项所述纳米金属粉体的制造方法，其特征在于所述曝光处理采用X光或紫外光。
全文摘要
本发明提供一种纳米金属粉体的制造方法，其利用微影制程技术，形成纳米图案光罩，并蚀刻金属薄膜，以形成与该光罩纳米图案对应的纳米图案，从而获得纳米金属粉体。本发明所提供的纳米金属粉体的制造方法利用可形成纳米图案的微影制程技术，因而能获得尺寸均一可控且分散性好的纳米金属粉体，适合于制造铜、铝、镍等金属粉体。
文档编号B22F9/00GK1733395SQ20041005110
公开日2006年2月15日 申请日期2004年8月11日 优先权日2004年8月11日
发明者简扬昌 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司